杂原子掺杂共轭碳纳米环的合成与性质研究进展

设计与合成具有特定结构的大环化合物既是超分子化学研究的一个重点,也是合成化学与材料化学领域的重要机遇和挑战.作为碳纳米管的最小片段,径向共轭碳纳米环及环带结构引起化学家广泛的研究兴趣,催生系列自下而上的精确合成策略,但这些纳米环及环带大多仅由苯和简单多环芳烃基元组成,其光电性质调控主要依赖环尺寸的变化,限制了后续的功能开发及应用.在此基础上,近年来,结构与性质更加多元的杂原子掺杂碳纳米环逐渐成为新的研究热点.围绕含杂原子共轭碳纳米环的设计、合成与性质研究展开,重点介绍了引入芳杂环单元如吡啶、噻吩、呋喃、咔唑、苯并噻二唑、屈并二噻吩、1,2-硼氮芳杂环、二酮吲咯并吲咯、卟啉、苝二酰亚胺、萘并二噻吩二酰亚胺等对纳米环性质的影响,特别是:(1)杂原子引入对纳米环光谱和氧化还原电势的影响;(2)纳米环拓扑结构的变化引起组装行为的改变,进而带来新性质.杂原子掺杂共轭纳米环的设计与合成既可为有机光电材料研究提供理想骨架,同时也为多功能超分子体系的可控构建提供新基元.